CN109841584B - 双腔体压电射流主动散热装置及终端 - Google Patents
双腔体压电射流主动散热装置及终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及散热装置技术领域，尤其是涉及一种双腔体压电射流主动散热装置及终端，以缓解现有技术中存在的体积大、散热效果不佳的技术问题。包括至少一个射流单元，射流单元包括对称设置的第一压电振子和第二压电振子。第一压电振子和第二压电振子均包括基片和贴覆于基片上的压电体。第一压电振子的压电体和第二压电振子的压电体均朝外设置，第一压电振子的基片和第二压电振子的基片之间形成腔室，腔室的一端开口。第一压电振子和第二压电振子背向运动以吸入空气至腔室，相向运动以排出空气，从而形成射流。本发明提供的技术方案的能够在减薄的情形下提高散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及散热装置技术领域，尤其是涉及一种双腔体压电射流主动散热装置及终端。
背景技术
随着便携式设备体积的不断减小而功能日益增多，设备的功耗增大，损耗增加，引起中央处理器发热；较高的热量会导致电子处于较高的能级，中央处理器运行速度降低。为了解决散热及现有主动散热能耗高的问题，在2012年第6届欧洲热科学会议上，通用电气全球研发中心HPJDeBock等人公布了一种压电式主动散热装置：同时相向致动的压电晶片与单开口腔体形成气流发生器。此后，陆续有文章介绍改进型压电射流主动散热装置。如，2014年日本藤仓公司的Ahmad Jalilvand等人在热学与工程应用杂志(Journal ofThermal Science and Engineering Applications)上撰文探讨压电射流风扇散热效率的改进问题。在此基础上，我们提出一种厚度薄、风量大并同时具备噪声低的双腔体压电射流主动散热装置。
随着便携式设备体积的不断减小而功能日益增多，设备的功耗增大，损耗增加，引起中央处理器发热；较高的热量会导致电子处于较高的能级，中央处理器运行速度降低，因此散热成为一个关键技术。
现有的针对发热器件，例如中央处理器，通常采用风扇散热的方式，然而风扇存在体积大、功耗高、以及散热效果不佳的技术问题。
因此，亟待开发出一种针对便携式设备的散热效果好的散热装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双腔体压电射流主动散热装置及终端，以缓解现有技术中存在的体积大、散热效果不佳的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
一种双腔体压电射流主动散热装置，包括：
至少一个射流单元，所述射流单元包括对称设置的第一压电振子和第二压电振子；
所述第一压电振子和所述第二压电振子均包括基片和贴覆于所述基片上的压电体；
所述第一压电振子的压电体和所述第二压电振子的压电体均朝外设置，所述第一压电振子的基片和所述第二压电振子的基片之间形成腔室，所述腔室的一端开口；
所述第一压电振子和所述第二压电振子背向运动以吸入空气至所述腔室，相向运动以排出空气，从而形成射流。
更进一步地，
所述第一压电振子和所述第二压电振子之间还设置有内部支撑框架，所述内部支撑框架的顶端开口，底端用于密封所述腔室的底端。
更进一步地，
设置有两个射流单元，两个射流单元并排设置，并且开口朝向同一侧，两个所述射流单元的外侧均设置有外侧支撑框架。
更进一步地，
所述射流单元中部设置有中间基片，所述中间基片将所述射流单元的腔室分隔为第一子腔室和第二子腔室。
更进一步地，
所述第一压电振子和所述中间基片之间，以及所述第二压电振子和所述中间基片之间均设置有内部支撑框架。
更进一步地，
所述第一压电振子以及所述第二压电振子的外侧设置有外侧支撑框架。
更进一步地，
所述内部支撑框架以及所述外侧支撑框架的材质为硅胶。
更进一步地，
所述基片的厚度t满足：.mm＜t＜.mm。
更进一步地，
压电体与基片的厚度比值为：.～.。
一种终端，包括上述的压电射流主动散热装置。
结合上述技术方案，本发明能够达到的有益效果分析如下：
第一压电振子和第二压电振子背向运动时，第一压电振子和第二压电振子之间的空腔体积增大，外部空气进入上述的空腔，从而实现了吸气的效果。随后，第一压电振子和第二压电振子相向运动，相向运动的过程中挤压空腔内的气体，使得气体排出，从而实现了排气的效果。上述的第一压电振子和第二压电振子连续的动作从而使得装置实现连续的吸气和排气，排出的气体能够对其他设备(例如中央处理器等)进行散热。由于本实施例采用的压电体可以设置较小，因此能够大幅度减小产品的体积，并且压电体在电流作用下实现连续作业，保证良好的散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种双枪压电射流主动散热装置的分解示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双枪压电射流主动散热装置的侧视图；
图3为本发明实施例提供的一种双枪压电射流主动散热装置的尺寸示意图(范例)；
图4为本发明实施例提供的另一种双枪压电射流主动散热装置的分解示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种双枪压电射流主动散热装置的侧视图。
图标：100－射流单元；110－第一压电振子；120－第二压电振子；101－基片；102－压电体；103－腔室；130-内部支撑框架；140-外侧支撑框架；150-中间基片。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对实施例1、实施例2和实施例3进行详细描述：
图1为本发明实施例提供的一种双枪压电射流主动散热装置的分解示意图；图2为本发明实施例提供的一种双枪压电射流主动散热装置的侧视图；图3为本发明实施例提供的一种双枪压电射流主动散热装置的尺寸示意图(范例)；图4为本发明实施例提供的另一种双枪压电射流主动散热装置的分解示意图；图5为本发明实施例提供的另一种双枪压电射流主动散热装置的侧视图。
实施例1
请参照图1和图2，本实施例提供了一种双腔体压电射流主动散热装置，包括：
至少一个射流单元100，射流单元100包括对称设置的第一压电振子110和第二压电振子120；
第一压电振子110和第二压电振子120均包括基片101和贴覆于基片101上的压电体102；
第一压电振子110的压电体102和第二压电振子120的压电体102均朝外设置，第一压电振子110的基片101和第二压电振子120的基片101之间形成腔室103，腔室103的一端开口；
第一压电振子110和第二压电振子120背向运动以吸入空气至腔室103，相向运动以排出空气，从而形成射流。
本实施例提供的双腔体压电射流主动散热装置能够达到的有益效果分析如下：
由于本实施例提供了一种双腔体压电射流主动散热装置，包括至少一个射流单元100，射流单元100包括对称设置的第一压电振子110和第二压电振子120。第一压电振子110和第二压电振子120均包括基片101和贴覆于基片101上的压电体102。第一压电振子110的压电体102和第二压电振子120的压电体102均朝外设置，第一压电振子110的基片101和第二压电振子120的基片101之间形成腔室103，腔室103的一端开口。
分析上述的结构可知，第一压电振子110和第二压电振子120背向运动时，第一压电振子110和第二压电振子120之间的空腔体积增大，外部空气进入上述的空腔，从而实现了吸气的效果。随后，第一压电振子110和第二压电振子120相向运动，相向运动的过程中挤压空腔内的气体，使得气体排出，从而实现了排气的效果。上述的第一压电振子110和第二压电振子120连续的动作从而使得装置实现连续的吸气和排气，排出的气体能够对其他设备(例如中央处理器等)进行散热。由于本实施例采用的压电体102可以设置较小，因此能够大幅度减小产品的体积，并且压电体102在电流作用下实现连续作业，能够保证良好的散热效果。
上述，第一压电振子110和第二压电振子120的工作原理阐述如下：
压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。利用压电材料的这些特性可实现机械振动(声波)和交流电的互相转换。因而压电材料广泛用于传感器元件中，例如地震传感器，力、速度和加速度的测量元件以及电声传感器等。本实施例中的第一压电振子110和第二压电振子120在交变电流的作用下，实现连续振动效果，第一压电振子110和第二压电振子120的配合可以增大或者缩小空腔体积。具体而言，当第一压电振子110和第二压电振子120相向运动时，空腔体积缩小，当第一压电振子110和第二压电振子120背向运动时，空腔体积增大。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
第一压电振子110和第二压电振子120之间还设置有内部支撑框架130，内部支撑框架130的顶端开口，底端用于密封腔室103的底端。内部支撑框架130用于支撑第一压电振子110和第二压电振子120。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
设置有两个射流单元100，两个射流单元100并排设置，并且开口朝向同一侧。更进一步地，其中一个射流单元100吸气时，另一个射流单元100出气，由此实现装置始终可以出气散热。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
两个射流单元100的外侧设置有外侧支撑框架140。外侧支撑框架140用于支撑多个射流单元100，以形成完整的结构体。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
基片101的材质可为金属、碳纤、玻纤等具有较好弹性形变材料，基片101在压电体102的振动作用下发生振动。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
基片101的厚度t满足：0.08mm＜t＜0.16mm。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
压电体102与基片101的厚度比值为：1.0～1.2。
范例：
本实施例中，以图3举例：
双腔体压电射流风扇：总厚度为2.85mm。
其中基片厚度0.11mm、压电体厚度0.11mm、外侧支撑框架厚度0.25mm、第一射流单元以及第二射流单元的相邻两个基片之间的内部支撑框架的厚度为0.7mm、第二射流单元的左侧的内部支撑框架的厚度为0.5mm、驱动功率为0.009W、流量为0.47立方英尺每分钟。
显而易见的是，本范例中的射流风扇的厚度为2.85mm、驱动功率为0.025W，流量为0.47立方英尺每分钟。而现有技术中，以目前超薄笔记本电脑用的建准3004风扇举例，3004风扇的厚度3mm、驱动功率0.025W、流量为0.4立方英尺每分钟。
本实施例提供的射流风扇厚度减小、驱动功率减小，而流量却增大，因此可以实现更好的散热效果。
实施例2
请参照图4和图5，本实施例提供了另一种双腔体压电射流主动散热装置，与实施例1类似的，包括至少一个射流单元100，射流单元100包括对称设置的第一压电振子110和第二压电振子120。第一压电振子110和第二压电振子120均包括基片101和贴覆于基片101上的压电体102。第一压电振子110的压电体102和第二压电振子120的压电体102均朝外设置，第一压电振子110的基片101和第二压电振子120的基片101之间形成腔室103，腔室103的一端开口。第一压电振子110和第二压电振子120背向运动以吸入空气至腔室103，相向运动以排出空气，从而形成射流。
更进一步地，射流单元100中部设置有中间基片150，中间基片150将射流单元100的腔室103分隔为第一子腔室103和第二子腔室103。
在第一压电振子110向远离中间基片150的方向运动时，第一子腔室103的体积增大，实现吸气的效果。在第一压电振子110向靠近中间基片150的方向运动时，第一子腔室103的体积减小，实现排气的效果，在交变电流的作用下，第一压电振子110通过振动实现第一子腔室103的连续吸气和排气。
在第二压电振子120向远离中间基片150的方向运动时，第二子腔室103的体积增大，实现吸气的效果。在第二压电振子120向靠近中间基片150的方向运动时，第二子腔室103的体积减小，实现排气的效果，在交变电流的作用下，第二压电振子120通过振动实现第二子腔室103的连续吸气和排气。
结合上述分析可知，本实施例采用的压电体102可以设置较小，因此能够大幅度减小产品的体积，并且压电体102在电流作用下实现连续作业，同样能够保证良好的散热效果。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
第一压电振子110和中间基片150之间，以及第二压电振子120和中间基片150之间均设置有内部支撑框架130。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
第一压电振子110以及第二压电振子120的外侧设置有外侧支撑框架140。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
内部支撑框架130以及外侧支撑框架140的材质为硅胶，硅胶质软。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
外侧支撑框架140上设置有走线孔。
本实施例的可选方案中，较为优选地，
基片101的材质可为金属、碳纤、玻纤等具有较好弹性形变材料，基片101在压电体102的振动作用下发生振动。
实施例3
本实施例提供了一种终端，包括实施例1或者实施例2述及的压电射流主动散热装置。
上述的终端例如可以是笔记本电脑、手机、台式电脑等。
上述的压电射流主动散热装置具体包括：
至少一个射流单元100，射流单元100包括对称设置的第一压电振子110和第二压电振子120.第一压电振子110和第二压电振子120均包括基片101和贴覆于基片101上的压电体102。第一压电振子110的压电体102和第二压电振子120的压电体102均朝外设置，第一压电振子110的基片101和第二压电振子120的基片101之间形成腔室103，腔室103的一端开口。第一压电振子110和第二压电振子120背向运动以吸入空气至腔室103，相向运动以排出空气，从而形成射流。第一压电振子110和第二压电振子120背向运动时，第一压电振子110和第二压电振子120之间的空腔体积增大，外部空气进入上述的空腔，从而实现了吸气的效果。随后，第一压电振子110和第二压电振子120相向运动，相向运动的过程中挤压空腔内的气体，使得气体排出，从而实现了排气的效果。上述的第一压电振子110和第二压电振子120连续的动作从而使得装置实现连续的吸气和排气，排出的气体能够对其他设备(例如中央处理器等)进行散热。由于本实施例采用的压电体102可以设置较小，因此能够大幅度减小产品的体积，并且压电体102在电流作用下实现连续作业，同样能够保证良好的散热效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种双腔体压电射流主动散热装置，其特征在于，包括：
至少一个射流单元(100)，所述射流单元(100)包括对称设置的第一压电振子(110)和第二压电振子(120)；
所述第一压电振子(110)和所述第二压电振子(120)均包括基片(101)和贴覆于所述基片(101)上的压电体(102)；
所述第一压电振子(110)的压电体(102)和所述第二压电振子(120)的压电体(102)均朝外设置，所述第一压电振子(110)的基片(101)和所述第二压电振子(120)的基片(101)之间形成腔室(103)，所述腔室(103)的一端开口；
所述第一压电振子(110)和所述第二压电振子(120)背向运动以吸入空气至所述腔室(103)，相向运动以排出空气，从而形成射流；
所述基片(101)的厚度t满足：0.08mm＜t＜0.16mm；
所述压电体(102)与所述基片(101)的厚度比值为：1.0～1.2。
2.根据权利要求1所述的双腔体压电射流主动散热装置，其特征在于，
所述第一压电振子(110)和所述第二压电振子(120)之间还设置有内部支撑框架(130)，所述内部支撑框架(130)的顶端开口，底端用于密封所述腔室(103)的底端。
3.根据权利要求1所述的双腔体压电射流主动散热装置，其特征在于，
设置有两个射流单元(100)，两个射流单元(100)并排设置，并且开口朝向同一侧，两个所述射流单元(100)的外侧均设置有外侧支撑框架(140)。
4.根据权利要求1所述的双腔体压电射流主动散热装置，其特征在于，
所述射流单元(100)中部设置有中间基片(150)，所述中间基片(150)将所述射流单元(100)的腔室(103)分隔为第一子腔室和第二子腔室。
5.根据权利要求4所述的双腔体压电射流主动散热装置，其特征在于，
所述第一压电振子(110)和所述中间基片(150)之间，以及所述第二压电振子(120)和所述中间基片(150)之间均设置有内部支撑框架(130)。
6.根据权利要求5所述的双腔体压电射流主动散热装置，其特征在于，所述第一压电振子(110)以及所述第二压电振子(120)的外侧设置有外侧支撑框架(140)。
7.根据权利要求6所述的双腔体压电射流主动散热装置，其特征在于，
所述内部支撑框架(130)以及所述外侧支撑框架(140)的材质为硅胶。
8.一种终端，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的压电射流主动散热装置。
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